蔡杰 柴海峰 袁鑫 张晓光 冯忠居 余小龙 邓玉鑫

福建省交通建设质量安全中心 中交第二航务工程局有限公司 长安大学公路学院

摘 要： 装配式承台的海绵—橡胶止水技术是在综合港珠澳大桥和青岛海湾大桥的止水技术经验基础上，依托厦门第二东通道工程提出的一种新型止水施工工艺。橡胶止水带通过预压、膨胀后产生变形挤密间隙，从而达到环向止水的效果，主要靠海绵条的弹性恢复力与钢管壁之间产生挤压实现竖向止水；速凝砂浆起到二次止水作用。海绵—橡胶止水技术在现场施工中取得了良好的止水效果，有效控制了止水失效的风险，可以高效、经济地实现承台与钢管复合桩之间的止水。

关键词： 桥梁桩基;装配式承台;止水;海绵—橡胶止水;

相比于陆地环境，海中桥梁的建设环境和施工条件比较恶劣，采用常规施工方案难以满足施工安全、质量、进度的要求[1,2,3,4]。装配式是跨海桥梁的重要发展趋势，有利于缩短施工周期，提高环保水平，提升工程品质[5,6,7,8,9]。但是，装配式跨海桥梁的承台施工止水技术尚未形成体系。借鉴港珠澳大桥和青岛海湾大桥承台止水的成功经验[10,11,12,13,14],结合厦门第二东通道跨海桥梁结构特点和施工条件[15,16],提出了海绵—橡胶止水技术，并取得良好的应用效果。本文对厦门第二东通道工程海中区预制墩台止水施工技术进行了总结，以期为后续类似项目提供指导和借鉴。

1 工程概况

厦门第二东通道工程海中桥梁全长 1 830 m, 如图 1 所示，共设置 23 个桥墩。海中桥梁上部结构采用全封闭钢箱梁，下部结构采用群桩基础，墩身及承台采用装配式结构。承台与钢管复合桩的止水是预制墩台安装工艺在水下施工的关键工序。

2海绵—橡胶止水结构设计及试验

2.1止水结构设计

止水系统主要由安装预留槽、环形钢板、止水膨胀橡胶、海绵条与速凝砂浆组成，承台止水区域示意图与止水系统示意图如图2、图3所示。

图1 厦门第二东通道工程海中桥梁设计效果 *载下**原图

图2 承台止水区域示意 *载下**原图

图3 承台止水系统示意 *载下**原图

单位：mm

经市场调查与方案比选，选用径向环板橡胶止水带和止水钢板橡胶止水带，如图4所示。

图4 径向环板橡胶止水带结构示意及实物样品 *载下**原图

单位：mm

径向环板与钢管复合桩之间的间隙设定为20 mm, 橡胶止水带安装于径向环板内壁。采用三元乙丙橡胶与遇水膨胀橡胶复合橡胶止水带，将橡胶止水带底部刷涂胶水与径向环板内壁粘贴牢固后通过螺栓进一步加固，防止径向环板下沉时橡胶止水带发生错动或掉落。复合橡胶止水带也为环形止水带，其高度与间隙相同，下沉到位后橡胶经1～2 d遇水膨胀产生挤压，从而达到止水目的。

止水带底部刷涂胶水，粘贴在止水钢板表面，通过挤压止水钢板实现止水带的 R 2 mm止水峰与预制承台底部的紧密接触，从而达到止水目的，如图5所示。

图5 止水钢板橡胶止水带模型和实体样品 *载下**原图

2.2止水试验

2.2.1试验目的

针对预制墩台安装施工面临的承台止水难题，在调研国内外相关资料的基础上展开试验研究，为止水方案提供可行性论证，试验研究的目的如下。

(1)通过演练预制墩台吊装、止水胶条顶紧、砂浆水下浇筑等工艺过程，达到初步验证总体施工方案及工艺可行性的目的。

(2)通过止水橡胶、速凝砂浆、海绵条的材料试验，获取橡胶在海水环境下的膨胀性能、海绵条弹性恢复性能和工作稳定性能等关键数据，用于指导膨胀橡胶及速凝砂浆的现场施工。

(3)通过模拟钢管桩偏位验证止水系统的偏差适应性，为现场调整提供技术指导，进一步验证方案的合理性和可行性，达到优化方案的目的。

试验包括止水橡胶压缩性能试验、速凝砂浆强度试验、现场工艺试验。

2.2.2止水橡胶压缩性能试验

止水钢板橡胶止水带压缩8 mm时，压缩应力为4.86 t/m; 压缩高度接近50%即13 mm时，压缩应力为38.29 t/m。试验过程如图6所示；试验结果见表1。

图6 止水钢板橡胶止水带压缩应力试验 *载下**原图

表1 止水钢板橡胶止水带压缩试验结果 导出到EXCEL

2.2.3速凝砂浆强度试验

经试验，速凝砂浆的初凝时间为1 h, 终凝时间为2 h, 符合设计要求；砂浆强度试验结果见表2。

表2 速凝砂浆强度试验结果 导出到EXCEL

2.2.4现场工艺试验

现场工艺试验针对工程原型采取适当的简化措施。采用钢结构外壳+混凝土承台模拟实际的预制墩台，在结构接缝处采取与实际结构相同的构造，等比例还原止水情况。选取直径为1.8 m的钢管桩作为试验桩，采用YZ180振动锤插打施沉到位。钢结构外壳平面尺寸为4 m×4 m, 采用厚度为6 mm的钢板及分配梁、内支撑系统进行挡水。现场工艺试验如图7所示；使用的主要止水部件如图8所示。

图7 现场工艺试验 *载下**原图

图8 止水工艺试验的主要止水部件 *载下**原图

3 承台止水施工

3.1橡胶条与止水钢板粘贴

涂刷黏合剂之前，先用钢丝刷将止水钢板和径向环板的基面上的铁锈打磨干净，用汽油或其他溶剂清洗掉油污并晾干。然后，在钢板基面上均匀涂刷黏合剂，每次涂刷长度为1～2 m, 涂刷3遍。(注意，每次的涂刷长度不得超过2 m, 以防止胶水超过固化时间失效。)

涂刷黏合剂约2 min后，将橡胶止水带直接粘贴在钢板基面上，并用橡胶锤敲实。之后，重复上述步骤，继续涂刷黏合剂，粘贴橡胶止水带并敲实，直到整件安装完成。橡胶止水带边沿必须粘牢。如果出现脱粘现象，需要在缝隙内注入胶水，过2～3 min后将橡胶条边沿粘牢，用橡胶锤敲实。其目的是防止在止水钢板或径向环板安装过程中，橡胶止水带因受挤压或剪切从边沿脱粘翻起或错动，从而导致安装困难或漏水。

待径向环板橡胶止水带安装牢固后，对径向环板和橡胶止水带进行打孔，孔间距设置为30 cm。之后，安装螺栓，以防止径向环板橡胶止水带在安装过程中脱粘或错动。在止水钢板和径向环板安装之前，橡胶止水带须放置在干燥环境中，不得与水接触，以防止橡胶条遇水发生膨胀。

3.2止水钢板下放

将导向钢板与止水钢板焊接，并在止水钢板上焊接8个吊耳。通过钢丝绳连接花篮螺栓，将止水钢板悬挂于焊接在钢护筒上的吊环之上，如图9所示。此项工作应在下节墩台吊装之前完成。

图9 止水钢板下放 *载下**原图

3.3止水钢板预紧

止水钢板通过8个圆钢吊环固定于钢管桩上。在下节墩台吊装到位后，通过花篮螺栓进行人工预紧，单根钢丝绳的预紧力0.5 t, 如图10所示。

图10 止水钢板与承台底面顶紧 *载下**原图

3.4速凝砂浆浇筑

吊装前，先由潜水工将附着在伸入承台部分钢护筒侧面的附着物清除掉，如图11所示。速凝砂浆浇筑时，应确保施工范围内无海洋生物附着，以避免影响速凝砂浆与钢护筒的贴合。

速凝砂浆采用现场拌和，水下一次浇筑完成，浇筑高度为60 cm, 浇筑体积为0.6 m3。浇筑后即可进行抽水，抽水过程中要观察漏水点并对漏水点进行封堵处理。

图11 清除伸入承台部分的钢护筒侧面的附着物 *载下**原图

4 结语

厦门二通道翔安大桥预制承台与钢管复合桩的止水施工中，提出并应用了海绵—橡胶止水技术，成功解决了海洋环境下预制承台安装中止水施工难的问题。本文总结了这一新型止水技术的施工工艺，以期为类似桥梁工程施工提供技术参考。

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